《Arduino创意机器人》智能风扇校本课程教学设计

教案：AI智能风扇--使用人工智能视觉识别摄像头和图形化编程制作检测到人来了风扇就打开目标年级：中小学所需材料：- Arduino Uno 开发板-视觉识别传感器（例如红外传感器或摄像头模块）-直流电机-面包板-杜邦线（公对公、公对母）学习目标：-了解视觉识别传感器的基本原理-学习使用开源硬件（Arduino）和图形化编程（Blockly）制作检测到人来了风扇就打开的智能风扇-培养学生的创造力和解决问题的能力教学步骤：1. 引入视觉识别传感器的概念（5分钟）-向学生解释视觉识别传感器的作用和原理，以及它如何通过检测人体或其他物体来触发相应的动作。

2. 介绍开源硬件和图形化编程（10分钟）-向学生简要介绍Arduino Uno开发板和Blockly图形化编程工具，解释它们的作用和基本原理。

3. 搭建电路（15分钟）-将Arduino Uno开发板连接到面包板上。

-使用杜邦线将视觉识别传感器连接到面包板上的数字引脚（例如数字引脚2）。

-使用杜邦线将直流电机连接到面包板上的数字引脚（例如数字引脚9）。

4. 编写图形化程序（20分钟）-启动Blockly图形化编程工具。

-使用Blockly编写程序，控制直流电机的启停，以实现智能风扇的功能。

-程序示例：```当视觉识别传感器检测到人体时：启动直流电机等待一段时间当视觉识别传感器未检测到人体时：停止直流电机等待一段时间```5. 测试和调试（10分钟）-将Arduino Uno开发板连接到电脑上，上传程序。

-测试程序是否能够正确地检测到人体并控制直流电机的启停，实现智能风扇的功能。

-如有问题，检查电路连接和程序代码，并进行调试。

6. 总结和展示（5分钟）-让学生总结他们学到的知识和经验。

-鼓励学生展示他们制作的智能风扇，并向其他同学解释它的工作原理。

扩展活动：-让学生尝试使用摄像头模块进行更精确的视觉识别，例如识别特定的人脸或物体。

-鼓励学生设计其他智能家居设备，如智能灯光系统或智能安防系统等。

arduino温控风扇课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解温控风扇的基本工作原理，掌握温度传感器与Arduino的结合使用。

2. 学生能够阐述Arduino编程中涉及的温度读取、条件判断及PWM控制等概念。

3. 学生掌握基本的电路连接知识，能够安全地搭建和测试温控风扇。

技能目标：1. 学生能够独立完成温度传感器的安装与接线，并正确连接至Arduino板。

2. 学生能够编写并上传控制温控风扇的Arduino程序代码，实现风扇的自动启停。

3. 学生通过实践操作，培养解决问题的能力，提高创新设计和动手制作的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的兴趣，增强对工程项目的探究欲望。

2. 学生在学习过程中，形成合作意识，培养团队协作解决问题的能力。

3. 学生通过动手实践，认识到科技与生活的紧密联系，增强环保意识。

分析：本课程针对中学生设计，结合Arduino编程及电子制作，旨在提高学生的动手实践能力及创新能力。

课程性质为实践性、探究性，注重培养学生的实际操作技能和问题解决能力。

学生特点为好奇心强，对新鲜事物感兴趣，但需在教学中注意引导和激发学生的学习兴趣。

教学要求强调理论与实践相结合，关注学生的个别差异，确保每位学生都能在课程中取得具体的学习成果。

通过以上课程目标的实现，为后续教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容1. 理论知识：- 温度传感器原理与种类- Arduino基础编程知识（数字I/O口、模拟I/O口、PWM）- 电路基础知识（电路连接、元件识别）2. 实践操作：- 温度传感器的安装与接线- Arduino编程与上传- 温控风扇电路搭建与测试3. 教学大纲：- 第一课时：介绍温度传感器原理与种类，Arduino基础编程知识，明确项目目标。

- 第二课时：学习电路基础知识，进行温度传感器的安装与接线。

- 第三课时：编写Arduino程序，实现温度读取与判断。

- 第四课时：学习PWM控制原理，调整风扇转速。

智能风扇的设计渝中区普通高中通用技术实训中心一、教学内容分析：随着社会的发展，人工智能逐步融入我们的生活，并越来越深刻地影响着我们的生活状态。

让高中学生了解人工智能的相关知识，学习并掌握智能控制设计与制作的基本技能是新课标背景下通用技术课程教学的一个重要任务和目标。

本课是基于通用技术课程必修与选修模块的衔接、STEAMS教育理念与通用技术教学的融和，立足对生活中普通产品实行智能化创意设计的项目，为进一步深入培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达、物化水平等核心素养而开发出的校本课程。

二、学情分析：本课的教学对象为高二年级下期的学生，他们已经学习了通用技术必修一和必修二的课程，掌握了基本的技术设计和实践水平，并在本期前一阶段的学习中初步体验了makeblock软件编程，对人工智能也有一定感性上的理解，具备本课学习的知识技能和心理基础。

但是他们从未经历过智能产品创意设计的过程，本课的任务对他们有一定的挑战性，需要老师实行知识技能的提升和思路方法的恰当引导。

三、教学目标：（一）知识与技能：1.了解人工智能的基本原理及其在生活中的普遍应用。

2.理解常见传感器并能灵活使用到产品设计中。

3.熟悉makeblock软件并能编写简单程序。

4.能够使用结构、流程、系统、控制等知识对现有产品实行智能化的改进设计。

（二）过程与方法：通过智能风扇的设计与制作，体验产品智能化的思路与过程，在实践中理解科学、技术、工程、艺术、数学、社会之间的紧密联系和科技人文融合创新的重要性，逐步形成结构与功能、协调与控制、权衡与优化、设计与创新等技术思想和方法。

（三）情感、态度和价值观：通过简单智能产品的设计，体验和感知智能控制的神奇，增强学生探索和学习人工智能的兴趣，在对产品持续的改进优化中培养挑战困难的勇气和开拓创新精神，形成严谨务实、协作共享的做事态度。

四、教学重、难点：1.教学重点：智能风扇的创新设计与制作2.教学难点：传感器的灵活使用及相对应程序的编写五、教学方法：项目式学习、进阶式学习、“做-学-思-创”融合策略六、教学用具：多媒体计算机、网络、展示台、makeblock创客套件、电子感应件等七、教学学时：2课时八、教学过程第一课时课程导入同学们，科技改变着人类的生活，当今世界，随着人工智能时代的到来，越来越多的智能产品应用到了我们的生活中，下面请观看一段视频，等会请告诉我，你看到了什么？视频中，我们看到了语音控制的咖啡机，人机对话的无人驾驶汽车等，无一不体现了人工智能技术，从而让我们的生活更人性化，更便捷。

机器人风扇课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机器人风扇的基本组成结构，掌握其工作原理；2. 学生能了解机器人风扇在生活中的应用，认识到科技进步对生活的影响；3. 学生掌握基本的物理知识，如电路原理、风力与速度的关系等。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决机器人风扇在使用过程中可能遇到的问题；2. 学生通过小组合作，培养团队协作和沟通能力，完成机器人风扇的制作和调试；3. 学生掌握基本的编程知识，能对机器人风扇进行简单的编程控制。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的兴趣和好奇心，激发创新意识；2. 学生通过动手实践，体验科技制作的乐趣，增强自信心和成就感；3. 学生认识到科技发展对环境保护的重要性，培养节能环保意识。

课程性质：本课程为实践性强的科技制作课程，结合物理、信息技术等多学科知识。

学生特点：五年级学生具有一定的认知能力和动手能力，对新鲜事物充满好奇心。

教学要求：注重理论知识与实践操作相结合，关注学生个体差异，鼓励合作交流，培养创新思维和问题解决能力。

通过本课程的学习，使学生将所学知识应用于实际生活，提高综合素养。

二、教学内容1. 机器人风扇基本结构认识：- 介绍机器人风扇的组成部分，如电机、叶片、控制板等；- 分析各部分的功能和工作原理。

2. 机器人风扇的应用与物理知识：- 讲解机器人风扇在生活中的应用场景；- 结合课本，学习基本的物理知识，如电路原理、风力与速度的关系等。

3. 编程与控制：- 教授简单的编程知识，如编程逻辑、条件语句等；- 指导学生运用编程知识对机器人风扇进行控制。

4. 制作与调试：- 制定详细的制作步骤，安排制作进度；- 引导学生分组合作，进行机器人风扇的组装、编程和调试。

5. 创新与拓展：- 鼓励学生发挥创意，对机器人风扇进行改进；- 探讨机器人风扇在节能环保方面的潜力。

教学内容安排：第一课时：介绍机器人风扇基本结构，分析各部分功能和工作原理；第二课时：学习物理知识，了解机器人风扇的应用；第三课时：教授编程知识，指导学生进行编程控制；第四课时：分组制作，进行调试与优化；第五课时：展示成果，交流心得，探讨创新与拓展。

智能电风扇课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握智能电风扇的基本结构、工作原理及其在生活中的应用。

2. 使学生了解智能电风扇的设计理念，理解智能控制技术的相关知识。

3. 帮助学生认识智能电风扇的发展趋势及其对节能减排的意义。

技能目标：1. 培养学生运用所学的智能电风扇知识，分析、解决实际问题的能力。

2. 提高学生动手实践能力，学会使用相关工具和设备进行智能电风扇的组装与调试。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够在小组合作中共同完成项目任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能电风扇及其相关领域的技术兴趣，激发创新精神。

2. 增强学生的环保意识，认识到节能减排的重要性，培养节能环保的良好习惯。

3. 培养学生关注社会发展，认识到科技创新对社会进步的推动作用。

课程性质：本课程为实践性、综合性课程，以项目为导向，结合课本知识，注重培养学生的动手实践能力和创新能力。

学生特点：六年级学生具有一定的科学知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，善于合作，有一定的自主学习能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的参与度，确保课程目标的实现。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：1. 理论知识学习：- 智能电风扇的基本结构：介绍电风扇的主要组成部分，如电机、叶片、控制板等。

- 工作原理：讲解智能电风扇的运行原理，包括风力控制、定时功能、遥控操作等。

- 智能控制技术：介绍传感器、微控制器等在智能电风扇中的应用。

教学大纲：对应教材第3章“智能家电”，课时安排为2课时。

2. 实践操作：- 智能电风扇组装与调试：指导学生动手组装智能电风扇，并进行功能调试。

- 故障排查与维修：教授学生如何识别和处理智能电风扇的常见问题。

教学大纲：对应教材第4章“实践操作”，课时安排为4课时。

3. 项目研究：- 智能电风扇的创新设计：鼓励学生思考如何优化现有智能电风扇的功能，提出创新设计方案。

第课程序设计智能风扇教学案HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】第9课程序设计——智能风扇教学案一、提出问题在前面的课程中，我们制作了手摇风扇，如图9-1所示。

那么如何让风扇更加智能呢?在日常生活中，我们都是通过开关来控制风扇，这节课我们就来给风扇加上开关，通过开关来控制风扇的转动。

二、联想我们要利用EV3控制器(图9-2)控制风扇的转动。

并且要使用一个按钮当作开关去控制风扇转动的开始和停止。

图9-1 手摇风扇图9-2 EV3控制器三、要求智能风扇制作1. 使用EV3控制电机转动风扇2. 通过开关控制风扇转动四、构建技能牌：触动传感器触动传感器相当于是机器人的手，当触动传感器的红色触点被按下或松开的时候，这些事件都可以被机器人所感知,如图9-3所示。

乐高触动传感器有三种状态：按压、松开和碰撞。

图9-3 触动传感器按压：当触点被按下后，触动记数加1。

松开：当触点松开后，触动记数加1。

碰撞：当触点按下，然后松开后，触动记数加1。

智能风扇的安装1.电机的选择电机选择乐高的中型电机，又称为高速电机，如图9-4所示。

它的转速在每分钟250转。

但是中型电机的扭矩相对较小。

图9-4 乐高中型电机2.电机的安装将风扇的手柄去掉，把电机直接安装在这个位置。

这时会发现风扇会往电机这一侧倾斜，为了调整好重心，在另一侧安装一个黑色的配重块。

这样使风扇能够平稳地立在桌面上，如图9-5所示。

图9-5 中型电机控制风扇转动3. 安装触动与ＥＶ3控制器电机通过数据线连接在输出口A，触动传感器通过数据线连接在输入口1，如图9-6所示。

图9-6 EV3控制风扇转动五、算法与程序算法：当第一次按下触动传感器时，风扇转动；再次按下触动传感器时，风扇停止。

程序：1.选择“等待”模块，并选择“触动传感器”的“比较”选项，端口选择1，状态选择“1”按压，如图9-7所示。

第7课启动风扇一、教材与学生情况分析本节课是《Arduino创意机器人》第二章《智能风扇》的第一节课。

通过第一章的学习，学生对Arduino软硬件已经有了基本的认识，掌握了一定的硬件搭建方法和编程方法，但对直流电机是陌生的。

因此，这节课是在前面学习的基础上，带领学生了解直流电机（风扇），学会启动风扇，体会机器人更丰富的功能。

二、教学目标1、掌握Romeo板连接风扇的方法。

2、通过程序编写，制作按钮控制风扇。

3、了解Arduino中直流电机的控制。

三、教学重难点教学重点：通过Arduino使直流电机带动风扇转动；教学难点：Romeo板的L298驱动控制电机的方法。

四、教学设备1、多媒体网络教室。

2、Romeo控制板、按钮模块、风扇模块各一块。

Wu 、教学流程1．引入新课教师：同学们通过一个单元的学习，已经能实现多种LED灯功能。

这个单元开始我们将学习另一个模块，请在机器人套件中找到风扇模块。

这节课开始我们将玩转风扇，首先我们来学习第7课。

出示课题《启动风扇》。

2．教学新课（1）任务描述按下按钮风扇转动，松开按钮风扇停止转动。

（2）阅读“我要读”控制LED是将LED模块直接连接到数字管脚，那么控制风扇是不是也将电机直接连接到数字管脚呢？请同学们看一看课文中“我要读”的内容。

（3）硬件搭建从“我要读”中我们了解到管脚直接输出的电流太小，无法带动电机转动，所以需要专门的电机输出——Romeo 板的L298驱动。

请同学们观看微视频，将风扇模块与Romeo 控制板中的M2接线柱连接（图7.1所示）。

按钮模块接到9号数字管脚（图7.2所示）。

【提示】按钮模块不能接4、5、6、7号管脚上。

（4）编写程序。

教师演示操作第一步：单击DFRobot 模块将指令拖拽到脚本区。

（图7.3所示）图7.2 1 2 3 图7.3思考：根据第一单元中学过的按钮启动LED ，思考怎样实现按钮启动风扇。

可请学生演示（供参考）第二步：从控制模块中将指令拖曳到脚本区，再将输入输出模块中的指令拖曳到脚本区。

一、教学目标1. 知识目标：- 学生了解智能小风扇的基本工作原理和组成部分。

- 学生掌握基本的电子元件识别和电路连接方法。

- 学生了解Arduino编程基础，能够编写简单的控制程序。

2. 技能目标：- 学生能够独立组装智能小风扇。

- 学生能够使用Arduino编程控制小风扇的开关和风速。

3. 情感目标：- 培养学生对电子制作和编程的兴趣。

- 增强学生的动手实践能力和问题解决能力。

- 培养学生的团队合作精神和创新意识。

二、教学内容1. 智能小风扇的组成：- 了解智能小风扇的基本结构，包括电机、电路板、电池、遥控器等。

- 学习电子元件的基本知识，如电阻、电容、二极管等。

2. 电路连接：- 学习如何使用面包板进行电路连接。

- 掌握Arduino与电机、按钮等电子元件的连接方法。

3. Arduino编程：- 学习Arduino的基本编程语法。

- 编写控制小风扇开关和风速变化的程序。

三、教学过程1. 导入新课：- 展示智能小风扇的实物或视频，激发学生的学习兴趣。

2. 理论讲解：- 讲解智能小风扇的工作原理和组成部分。

- 讲解电路连接的基本知识和Arduino编程基础。

3. 实践操作：- 分组进行智能小风扇的组装，教师巡回指导。

- 学生根据所学知识，编写Arduino控制程序。

4. 编程实践：- 学生使用Arduino IDE编写程序，实现小风扇的开关和风速控制。

- 教师指导学生调试程序，确保小风扇正常工作。

5. 成果展示：- 学生展示自己的作品，分享制作过程中的心得体会。

- 教师点评学生的作品，总结本次课程的重点和难点。

四、教学评价1. 过程评价：- 观察学生在组装和编程过程中的表现，评估学生的动手实践能力和编程能力。

- 通过小组讨论和合作，评价学生的团队协作精神。

2. 成果评价：- 评估学生完成的作品是否符合预期，是否能够实现智能小风扇的基本功能。

- 评价学生在编程过程中的创新和改进。

五、教学资源1. 教材：- 《Arduino编程入门》- 《电子元件与电路基础》2. 工具：- 面包板、Arduino板、电机、按钮、电池、连接线等。

第12课风扇综合创意一、教材与学生情况分析本节课是《Arduino创意机器人》第二章《智能风扇》的最后一课，是一节综合创意设计课。

通过一个单元的学习，学生完成了生活中常见的风扇功能的创作。

这节课主要综合这个单元所学，要求学生能自己设计一款有创意的智能风扇。

二、教学目标1、通过温控风扇、定时风扇的编写，巩固这个单元所学知识。

2、了解目前前沿的智能风扇功能。

3、通过设计有创意的风扇，激发学生创作的兴趣。

三、教学重难点教学重点：复习巩固本单元知识。

教学难点：设计有创意的风扇。

四、教学设备1、多媒体网络教室。

2、Romeo控制板、风扇模块、其他所需器材各一块。

五、教学流程1．引入新课同学们好，今天我们来学习第12课《风扇综合创意》（出示课题）。

这几节课是本单元的最后一节课。

通过前面几节课的学习，同学们对智能风扇启动、声控、摇头等已经非常熟悉了。

在这节课中，老师希望同学们能充分展示自己的聪明才智，将这一单元以及第一单元所学的知识，综合运用起来，设计一款有创意的智能风扇作品。

2．教学新课你想设计一款什么样的智能风扇？（小组讨论其可行性以及创作的难度）根据大家讨论的结果我们可以尝试完成以下两款智能风扇。

（1）定时风扇通过按钮对风扇进行定时，比如一个按钮控制，按一次定时1分钟后，风扇自动停止。

参考脚本：（2）温控风扇通过温度传感器感应环境温度，当温度达到某个值时，风扇自动开启。

参考脚本：【提示】：学生小组讨论探究完成，教师巡视指导，完成了汇报反馈。

思考：电机停止与电机转速为0有什么区别？3.拓展思维随着科技的发展，即时是风扇这样的小家电也越来越智能，那么目前以及未来风扇会是什么样的呢？请同学们阅览“我要读”的内容。

4.课堂总结结束这节课的学习，我们就完成了第二单元的全部任务。

虽然课堂教学结束了，但是创客创作应该是无止境的。

同学们应该做个生活的有心人，多观察多思考，创作更多作品。

图12.2。

智能电风扇设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解智能电风扇的基本结构及其工作原理，掌握相关的电子和机械知识。

2. 使学生理解智能电风扇设计中涉及的节能、环保和人性化设计理念。

3. 帮助学生掌握智能电风扇设计的基本流程和方法。

技能目标：1. 培养学生运用电子和机械知识进行智能电风扇设计的能力。

2. 培养学生运用计算机软件进行智能电风扇外观设计和电路图绘制的能力。

3. 提高学生动手实践能力，能够独立完成智能电风扇的组装和调试。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对科技创新的兴趣和热情，激发学生积极参与智能电风扇设计的积极性。

2. 培养学生团队协作意识，学会与他人合作共同解决问题。

3. 增强学生节能环保意识，使其在设计过程中关注产品的节能性和环保性。

课程性质：本课程属于综合实践活动课程，结合物理、电子、机械等多学科知识，注重实践性和创新性。

学生特点：六年级学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢挑战和探索。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，培养学生的创新能力、动手能力和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并能够将所学知识应用于实际生活中。

二、教学内容1. 智能电风扇基本结构：介绍电风扇的主要组成部分，包括电机、叶片、控制板、传感器等，并讲解各部分的工作原理。

2. 电子与机械知识：讲解电路原理、电机驱动、传感器应用等电子知识，以及力学原理在电风扇设计中的应用。

3. 节能环保设计理念：分析智能电风扇设计中如何实现节能、环保，介绍相关标准和案例。

4. 设计方法与流程：学习智能电风扇设计的基本方法，包括需求分析、方案设计、电路设计、外观设计等，明确设计流程。

5. 计算机辅助设计：教授学生使用计算机软件（如CAD、Arduino等）进行智能电风扇外观设计和电路图绘制。

6. 实践操作：指导学生进行智能电风扇的组装、调试和优化，培养学生动手实践能力。